Embodying mechano-fluidic memory in soft machines to program behaviors upon interactions

要約

ソフトマシンは、本質的なコンプライアンスのため、外部の状況への形状の適応を示します。
集中計算に依存せずに相互作用時にますます応答性の高い動作を実現するには、マシンの構造でメモリを直接具体化することが重要です。
ここでは、弾力性のあるシェルの双安定性を活用して、囲まれた空洞の流体特性を変化させ、それにより、運動する自己展望機の安定した周波数状態を切り替えます。
これらのメモリ状態を相互作用時にプログラムするために、双方向のシェルを囲む流体の回路を開発し、外部的に触れたときにねじれてキンクしていない柔らかいチューブを使用します。
私たちは、人間のユーザーに応じて動作を切り替え、壁を検出した後に方向を自律的に変えるソフトマシンに、長期および短期メモリの両方の回路を実装します。
ジオメトリと弾力性のみを活用することにより、メモリを具体化することで、中央の脳のない物理的構造が、コンピューターベースのロボットシステムに通常予約される自律的な偉業を示すことができます。

要約(オリジナル)

Soft machines display shape adaptation to external circumstances due to their intrinsic compliance. To achieve increasingly more responsive behaviors upon interactions without relying on centralized computation, embodying memory directly in the machines’ structure is crucial. Here, we harness the bistability of elastic shells to alter the fluidic properties of an enclosed cavity, thereby switching between stable frequency states of a locomoting self-oscillating machine. To program these memory states upon interactions, we develop fluidic circuits surrounding the bistable shell, with soft tubes that kink and unkink when externally touched. We implement circuits for both long-term and short-term memory in a soft machine that switches behaviors in response to a human user and that autonomously changes direction after detecting a wall. By harnessing only geometry and elasticity, embodying memory allows physical structures without a central brain to exhibit autonomous feats that are typically reserved for computer-based robotic systems.

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